ทักษะวิทยาศาสตร์

1. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน (basic science process skill ) ประกอบด้วย 8 ทักษะ 1. การสังเกต 2. การจำแนกประเภท 3. การวัด 4. การใช้ตัวเลข (การคำนวณ) 5. ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส และสเปสกับเวลา 6. การลงความเห็นจากข้อมูล 7. การจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล 8. การทำนาย (การพยากรณ์) 2. ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์ขั้นผสมผสาน (integrate science process skill ) ประกอบด้วย 5 ทักษะ 1. การกำหนดและควบคุมตัวแปร 2. การตั้งสมมติฐาน 3. การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการของตัวแปร 4. การทดลอง 5. การตีความหมาย ข้อมูลและการลงข้อสรุป ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์สามารถฝึกให้มีขึ้นมาใหม่ได้ แบ่งออกเป็น 13 ทักษะ ดังนี้ 2.3.1. ทักษะการสังเกต (Observing) คือ การใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างรวมกัน ได้แก่ ผิวกาย ตา หู จมูก และลิ้น เข้าไปสัมผัสโดยตรงกับวัตถุหรือเหตุการณ์ ปรากฏการณ์เพื่อค้นหาข้อมูลอย่างละเอียด ถูกต้อง รวดเร็ว แม่นยำ โดยไม่ใช้ความรู้สึก ความคิดของผู้สังเกตเข้าไปเกี่ยวข้อง การสังเกต เป็นทักษะพื้นฐานของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ต้องเป็นผู้มีความชำนาญ ความละเอียดถี่ถ้วนในการสังเกต ซึ่งบางครั้งอาจใช้เครื่องมือ เช่น แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์ ช่วยในการสังเกตเพื่อให้เกิดความแน่ชัดและมั่นใจได้มากขึ้น การมองเห็น เป็นการสังเกตที่ใช้ตาช่วยในการสังเกตลักษณะและสมบัติของวัตถุ เช่น ขนาด รูปร่าง และสีของวัตถุและสังเกตว่าวัตถุเหล่านั้นอาจมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร การได้ยิน เป็นการสังเกตที่ใช้หูช่วยในการสังเกตลักษณะและสมบัติของวัตถุ เช่น ความดัง ระดับเสียง และจังหวะของเสียง การสัมผัส เป็นการสังเกตที่ใช้ผิวกายช่วยในการสังเกตถึงความหมาย หรือความละเอียดของเนื้อวัตถุถึงขนาดและรูปร่างของวัตถุอีกด้วย การชิม เป็นการสังเกตที่ใช้ลิ้นช่วยในการสังเกตสมบัติของสิ่งนั้นว่ารสขม เค็ม เปรี้ยว และหวานเป็นอย่างไร การได้กลิ่น เป็นการสังเกตที่ใช้จมูกช่วยในการสังเกตความสัมพันธ์ของวัตถุกับกลิ่นที่ได้พบนั้น แต่เนื่องจากการบรรยายเกี่ยวกับกลิ่นเป็นเรื่องยาก จึงมักบอกในลักษณะที่แสดงความสัมพันธ์ของกลิ่นที่ได้รับนั้นกับกลิ่นของวัตถุที่คุ้นเคย เช่น กลิ่นกล้วยหอม กลิ่นมะนาว กลิ่นชา และกลิ่นกาแฟ เป็นต้น 2.3.1.1 การสังเกต หมายถึง การกระทำ ดังต่อไปนี้ 1) บ่งชี้ และบ่งชี้สมบัติของวัตถุ สถานการณ์ หรือปรากฏการณ์โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้ง 5 ได้แก่ ผิวกาย ตา หู จมูก และลิ้น 2) รายงานผลการสังเกตออกมาเป็นรูปจำนวน ผลของการสังเกตจะออกมาในรูปจำนวนได้ ต้องเกิดจากการสังเกตที่อ้างอิงไปกับหน่วยต่าง ๆ เช่น หน่วยวัดขนาดน้ำหนัก ความสูง เป็นต้น 3) อธิบายการเปลี่ยนที่สังเกตของลักษณะสมบัติของวัตถุ หรือ สถานการณ์หรือปรากฏการณ์ การสังเกตมักจะเกี่ยวข้องกับการกระทำอย่างที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแก่วัตถุ สิ่งที่ควรสังเกต คือ ลักษณะของสถานการณ์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง และลำดับของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น 4) ข้อสังเกต ออกจากข้อวินิจฉัยได้ 2.3.1.2 วัตถุประสงค์ของการสังเกต 1) เพื่อตรวจสอบลักษณะต่าง ๆ ของวัตถุ ทั้งปริมาณและคุณภาพ โดยเลือกใช้ประสาทสัมผัสให้ถูกต้องและเหมาะสม 2) เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของวัตถุ หรือสถานการณ์ต่าง ๆ 3) เพื่อเปรียบเทียบลักษณะต่าง ๆ ของวัตถุ หรือสถานการณ์ประเภทเดียวกันแต่ต่างชนิดกัน 2.3.1.3 ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตควรเป็นข้อมูลประเภท 1. ข้อมูลเชิงคุณภาพ ได้แก่ ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะและสมบัติ เช่น สี ลักษณะผิว รูปร่าง กลิ่น รส เสียง ฯลฯ เช่น ลักษณะของลูกปิงปอง มีสีขาว ผิวเรียบและมีรอยต่อ ทรงกลม 2. ข้อมูลเชิงปริมาณ (โดยการกะประมาณ) เป็นการบอกปริมาณหรือขนาดที่ได้จากการ สังเกตโดยไม่ได้ทำการวัด ข้อมูลประเภทนี้จึงเป็นการกะประมาณ จำนวน ความกว้าง ยาว สูง น้ำหนัก อุณหภูมิ ฯลฯ หรือการเปรียบเทียบ เช่น เมื่อนำน้ำตาลทรายไปใส่ถุงขนาด 6 X 8 นิ้ว จนเต็มจะมีน้ำหนักประมาณ 1 กิโลกรัม เป็นต้น 3. ข้อมูลที่ได้จากการเปลี่ยนแปลง บอกลักษณะหรือผลการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ ข้อ มูลประเภทนี้บางครั้งเกิดจากการกระทำของผู้สังเกต จึงจะเห็นการเปลี่ยนแปลงได้ เช่น เมื่อนำลูกเหม็นไปตั้งไว้ที่อุณหภูมิห้อง สามารถระเหิดได้ เป็นต้น 2.3.1.4 พฤติกรรมที่แสดงว่า เกิดทักษะการสังเกตจะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. ชี้บ่งและบรรยายสมบัติของวัตถุ โดยการใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่าง 2. บรรยายสมบัติเชิงปริมาณของวัตถุได้โดยการกะประมาณ เช่น น้ำหนักขนาด อุณหภูมิ เป็นต้น 3. บรรยายการเปลี่ยนแปลงของสิ่งที่สังเกตได้เช่นลักษณะของสถานการณ์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยน แปลง ลำดับขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลง 2. 3.2 ทักษะการวัด (Measuring) คือ ความสามารถในการเลือกใช้เครื่องมือต่าง ๆ เพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลประกอบด้วย เครื่องมือสำหรับการวัด ค่าที่ได้จากการวัดต้องเป็นตัวเลข และมีหน่วยกำกับตัวเลขที่ได้จากการวัด สามารถอ่านค่าที่วัดได้ถูกต้อง และใกล้เคียงความเป็นจริง รูปแบบของการวัดมี 3 แบบ คือ 1) การนับจำนวน (Counting measurement) เป็นการวัดจำนวนของสิ่งต่าง ๆ ซึ่งจะนับออกมาเป็นจำนวนเต็ม จะมีเศษไม่ได้ ถือว่าเป็นการวัดอย่างง่ายที่สุด 2) การวัดโดยตรง (Direct measurement) เป็นการใช้เครื่องมืออย่างใดอย่างหนึ่ง เพียงอย่างเดียวและวัดได้โดยตรง เช่น การวัดความยาวโดยใช้ไม้บรรทัด การวัดเวลาโดยใช้นาฬิกา การชั่งมวลของวัตถุโดยใช้เครื่องชั่ง การวัดอุณหภูมิร่างกายโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ 3) การวัดโดยอ้อม (Indirect measurement) แยก ได้ 2 อย่าง - การวัดโดยใช้เครื่องมืออย่างใดอย่างหนึ่งวัด แล้วมีการคำนวณโดยใช้สูตรอีกชั้นหนึ่ง จึงจะได้ค่าที่ต้องการทราบ ทั้งนี้เนื่องจากไม่มีเครื่องมือวัดโยตรง เช่น การหาพื้นที่ห้อง ต้องวัดความกว้างและความยาวแล้วนำมาคูณกันจึงจะได้ปริมาณพื้นที่ - การวัดที่มีขนาดใหญ่หรือเล็กมาก หรืออยู่ไกลมากจนไม่สามารถวัดได้โดยตรง เช่น ขนาดของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และอะตอม หรือระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ เส้นรอบโลกการวัดสิ่งเหล่านี้โดยใช้การเปรียบเทียบกับสิ่งที่ทราบค่าแล้ว 2.3.2.1 สิ่งจำเป็นที่ควรทราบในการวัดได้แก่ 1) วัดออกมาเป็นกลุ่มหรือประเภท (Norminal scale) เป็นการวัดง่ายที่สุด โดยวัดออกมาเป็นกลุ่ม หมู่ พวก หรือประเภท 2) วัดออกมาเป็นลำดับ (Ordinal scale) การวัดแบบนี้ จะต้องมีเกณฑ์อยู่ในใจว่า จะวัดอะไร ในแง่ไหน เป็นการเปรียบเทียบความสำคัญ หรือการเรียงลำดับ อย่างมีความหมาย เช่น เงินนำไฟฟ้าได้ดีเป็นอันดับ 1 ทองแดงนำไฟฟ้าได้ดีเป็นอันดับ 2 3) วัดออกมาเป็นเลขจำนวนศูนย์แท้ (Ratio scale) ได้แก่ การวัดน้ำหนัก ความยาว ความสูง และปริมาตร 4) วัดออกมาเป็นเลขจำนวนศูนย์สมมติ (Interval scale) หมายถึง ศูนย์ที่สมมติขึ้นไม่ใช่ศูนย์แห่งความว่างเปล่า เช่น นายแดงสอบได้คะแนน 0 ไม่ได้หมายความว่านายแดงไม่มีความรู้เลย แต่เป็นการออกข้อสอบแบบสุ่มเนื้อหามาออกข้อสอบ ในการวัดปริมาณใด ๆ ต้องใช้เครื่องมือวัด การเลือกและการใช้เครื่องมือวัดที่เหมาะสมจะทำให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้อง ดังนั้นในการที่จะทำการวัดปริมาณใด ๆ ผู้ทำการวัดจะต้องสามารถใช้เครื่องมือวัดเพื่อให้เกิดความคลาดเคลื่อนน้อยที่สุด โดย 1) เลือกใช้เครื่องมือได้เหมาะสมกับปริมาณที่ต้องการวัด เช่น ต้องการวัดความกว้างของห้อง ก็เลือกใช้ตลับเมตรแทนที่จะเลือกใช้ไม้บรรทัด เป็นต้น 2) ใช้เครื่องมือได้ถูกต้อง รู้วิธีการใช้เครื่องมือและข้อจำกัดของเครื่องมือที่ใช้ 3) อ่านค่าที่วัดได้จากเครื่องมือพร้อมทั้งระบุหน่วยได้อย่างถูกต้อง ในการอ่านค่าจากหน้าปัทม์ของเครื่องมือวัดใด ๆ ควรจะต้องศึกษาก่อนว่าค่าที่อ่านได้มีหน่วยเป็นอะไร ต้องเริ่มอ่านอย่างไร และเข็มของเครื่องมือวัดเริ่มต้นที่ขีดศูนย์หรือไม่ เพื่อให้ค่าที่อ่านออกถูกต้องมากที่สุด ในการอ่านค่าที่ได้จากเครื่องมือวัด สายตาของผู้อ่านจะต้องอยู่ในระดับเดียวกันกับเข็มที่ชี้สเกล หรือตำแหน่งของวัตถุที่อยู่ตรงสเกลของเครื่องมือวัด 4) สามารถคิดวิธีการที่จะหาค่าปริมาณตาง ๆ ในกรณีที่วัตถุไม่สามารถใช้เครื่องวัดหาปริมาณได้เนื่องจากข้อจำกัดของเครื่องมือหรือรูปร่างของวัตถุ เช่น การหาปริมาตรของวัตถุที่มีรูปร่างไม่เป็นทรงเรขาคณิต อาจจะหาปริมาตรโดยการแทนที่น้ำ 5) ทำการวัดซ้ำหลาย ๆ ครั้งด้วยเครื่องมือชนิดเดียวกัน ถ้าค่าที่วัดได้ในแต่ละครั้งแตกต่างกันไป แสดงว่ามีความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้น เรียกว่า ความคลาดเคลื่อนแบบสุ่ม ซึ่งอาจมากกว่าค่าจริงบ้าง น้อยกว่าค่าจริงบ้าง และเมื่อวัดหลาย ๆ ครั้งแล้วรวมหาค่าเฉลี่ย ผลรวมของความคลาดเคลื่อนแบบสุ่มจะหักล้างกันเป็นศูนย์ การทำการวัดหลาย ๆ ครั้งและนำค่าเฉลี่ยไปใช้จึงเป็นการแก้ความคลาดเคลื่อนอีกวิธีหนึ่ง การวัดสิ่งใดสิ่งหนึ่งมีความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นได้เสมอ ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากการวัดมี 2 แบบ ได้แก่ ความคลาดเคลื่อนโดยบังเอิญ ที่เกิดขึ้นจากการอ่านค่าที่วัดได้ผิดพลาด หรืออ่านค่าที่ได้ถูกต้องแต่บันทึกผิดพลาด กับความคลาดเคลื่อนเป็นระบบ ที่เกิดขึ้นจากการใช้วิธีการวัดโดยไม่ถูกต้องในการเก็บรวบรวมข้อมูล เราสามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นมีสาเหตุ ดังนี้ 1) จากเครื่องมือที่ใช้วัด เช่น เครื่องมือมีความละเอียดพอที่จะวัดกับสิ่งที่เราจะวัดได้หรือไม่ 2) จากสภาพแวดล้อม ทำให้เกิดความไม่แน่นอน เช่น การวัดความยาวของไส้เดือน ความสูงของต้นไม้ยืนต้น 3) จากความสามารถของผู้วัด ผู้วัดจะต้องมีความชำนาญในการวัดสิ่งของนั้น 2.3.2.2 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการวัด จะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. เลือกเครื่องมือได้เหมาะสมกับสิ่งที่จะวัด 2. บอกเหตุผลในการเลือกเครื่องมือวัดได้ 3. บอกวิธีวัดและวิธีใช้เครื่องวัดได้ถูกต้อง 4. ทำการวัดความกว้าง ความยาว ความสูง ปริมาตร น้ำหนัก และอื่น ๆ ได้ถูกต้อง 5. ระบุหน่วยของตัวเลขที่ได้จากการวัดได้ 2.3.3 ทักษะการคำนวณ (using number) คือ การนำจำนวนที่ได้จากการสังเกต การวัดการทดลอง และจากแหล่งอื่น ๆ มาจัดกระทำให้เกิดค่าใหม่ เช่น การบวก ลบ คูณ หาร การหาค่าเฉลี่ย การยกกำลัง การถอดกรณฑ์ เป็นต้น ใช้ในการสรุปผลการทดลอง การอธิบายและทดสอบสมมติฐาน ค่าใหม่ที่ได้จากการคำนวณจะทำให้สื่อความหมายชัดเจน และเหมาะสมยิ่งขึ้น 2.3.3.1 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการคำนวณ จะต้องมีความสามารถ ดังต่อไปนี้ 1. คำนวณได้อย่างถูกต้องรวดเร็ว 2. บอกหรือแสดงวิธีการคิดคำนวณได้ 3. ระบุหน่วยที่ใช้ได้อย่างถูกต้อง 4. นับและใช้ตัวเลขแสดงจำนวนสิ่งของที่นับได้ถูกต้อง 5. ตัดสิน 2.3.4. ทักษะการจำแนกประเภท ( classifying ) การจัดจำแนก หมายถึง การจัดจำแนกสิ่งของหรือเหตุการณ์ออกเป็นประเภทต่าง ๆ โดยพิจารณาจากลักษณะที่เหมือนกัน สัมพันธ์กัน หรือแตกต่างกันกับสิ่งของหรือเหตุการณ์ หรือปรากฏการณ์ 2.3.4.1 ทักษะการจำแนกประเภท เป็นความสามารถในการจัดแบ่งหรือเรียงลำดับวัตถุหรือสิ่งที่อยู่ในปรากฏการณ์ และเหตุการณ์เป็นพวก ๆ การจำแนกและการเรียงลำดับอาจใช้เกณฑ์ที่กำหนดขึ้นเอง เกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนกประเภทสิ่งของ หรือเหตุการณ์มีอยู่ 3 อย่างได้แก่ 1) ความเหมือน 2) ความแตกต่าง 3) ความสัมพันธ์ นอกจากนี้ ยังใช้ความสามารถในการจำแนกประเภท มี 4 กรณี ได้แก่ 1) สามารถจำแนกหรือเรียบเรียงลำดับวัตถุ หรือเหตุการณ์ตามที่กำหนดมาให้ได้ 2) สามารถบอกเกณฑ์ที่คนอื่นใช้จำแนกหรือเรียบเรียงลำดับวัตถุ หรือเหตุการณ์ที่กำหนดให้ 3) สามารถจำแนกหรือเรียบเรียงลำดับวัตถุหรือเหตุการณ์ที่ตนเองกำหนดขึ้น 4) สามารถเขียนแผนผังจำแนกประเภทได้ทุกกรณี ตัวอย่างการจำแนกประเภท เช่น - การแบ่งสัตว์ ใช้กระดูกสันหลังเป็นเกณฑ์ แบ่งสัตว์ออกเป็น สัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง - การแบ่งพืช ใช้ลักษณะของเส้นใบเป็นเกณฑ์ แบ่งพืชเป็นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวและใบเลี้ยงคู่ - การแบ่งตัวกลางของแสง ใช้ลักษณะการให้แสงผ่านเกณฑ์ แบ่งเป็น ตัวกลางทึบแสง ตัวกลางโปร่งแสง ตัวกลางโปร่งใส ฯลฯ การจำแนกประเภทและการเรียงลำดับขึ้นอยู่กับเกณฑ์ที่ตั้งขึ้น การตั้งเกณฑ์ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการจำแนกประเภท ดังนั้นสิ่งของกลุ่มเดียวกันอาจจำแนกประเภทได้หลายวิธี เช่น การจำแนกประเภทของนักศึกษาในกลุ่มเรียนอาจจะใช้ เพศเป็นเกณฑ์ ใช้โปรแกรมวิชาเป็นเกณฑ์ เป็นต้น ซึ่งเมื่อเกณฑ์เปลี่ยนไป จำนวนกลุ่มที่ถูกจำแนกออกก็จะเปลี่ยนไปด้วย นอกจากนี้กลุ่มย่อยที่ได้จำแนกแล้วยังสามารถจำแนกประเภทต่อไปได้อีกหลาย ๆ ขั้น การจำแนกหมวดหมู่ในทางวิทยาศาสตร์เป็นสิ่งที่มีความสำคัญในการศึกษาอย่างยิ่ง เช่น การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ในตารางธาตุ ทำให้นักเคมีและนักฟิสิกส์สามารถนำตารางธาตุไปใช้ในการศึกษาค้นคว้าได้อีกมากมาย การจัดพืชและสัตว์ออกเป็นไฟลัม คลาส ออเดอร์ แฟมมิลี ก็เป็นประโยชน์ในการศึกษาทางด้านชีววิทยา เป็นต้น นอกจากนี้ในชีวิตประจำวันของเรา ก็จะพบว่าการจัดหมวดหมู่มีอยู่ทั่วไปในสาขาต่าง ๆ เช่น การจำแนกประเภทของร้านค้า การจำแนกประเภทของสถานศึกษา การประเมินผลการเรียน การจำแนกประเภทของหนังสือในสำนักวิทยบริการ การจัดแบ่งหน่วยงาน ฯลฯ ซึ่งมีผลต่อการทำงานและการดำเนินชีวิตประจำวันให้สะดวกยิ่งขึ้น นอกจากนี้ทักษะการจำแนกประเภทยังมีความหมายรวมไปถึวงการจัดเรียงลำดับสิ่งของหรือเหตุการณ์ด้วยโดยการกำหนดเกณฑ์และจัดลำดับสิ่งของหรือเหตุการณ์ตามเกณฑ์ เช่น ใช้ลำดับพยัญชนะเป็นเกณฑ์ในการจัดเรียงรายชื่อ นั้นก็คือให้เรียงรายชื่อจาก อักษร ก. ไปตามลำดับจนถึง ฮ. ใช้ขนาดเป็นเกณฑ์ในการจัดเรียงสิ่งของซ้อนกันโดยให้สิ่งของน้ำหนักมากอยู่ด้นล่างสุด และวางสิ่งขิงที่น้ำหนักน้อยกว่าซ้อนกันขึ้นไปตามลำดับ ใช้คะแนนสอบในการจัดลำดับผู้สอบเข้าทำงาน เป็นต้น 2.3.4.2 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการจำแนกประเภทต่างๆ จากเกณฑ์จะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. เรียงลำดับหรือบ่งพวกสิ่งต่าง ๆ จากเกณฑ์ที่ผู้อื่นกำหนดให้ได้ 2. เรียงลำดับหรือแบ่งพวกสิ่งต่าง ๆ โดยใช้เกณฑ์ของตนเองได้ 3. บอกเกณฑ์ที่ผู้อื่นใช้เรียงลำดับหรือแบ่งพวกได้ 2.3.5. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส และสเปสกับเวลา (Speace and space}space and time relaionships) คำว่า สเปส (Space) หมายถึง ลักษณะเกี่ยวกับระยะทาง ขนาด ความกว้าง ความยาว ความหนา รูปร่าง ตำแหน่งที่อยู่ การเคลื่อนที่ เป็นต้น สเปสของวัตถุ หมายถึง ที่ว่างที่วัตถุนั้นครอง ซึ่งจะมีรูปร่างลักษณะเช่นเดียวกับวัตถุนั้น โดยทั่วไปแล้วสเปสของวัตถุมี 3 ติ คือ ความกว้าง ความยาว ความสูง 2.3.5.1 ทักษะการใช้ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา หมายถึง ความชำนาญในการสังเกตรูปร่างของวัตถุ โดยการเปรียบเทียบกับตำแหน่งของผู้สังเกตกับการมองในทิศทางต่าง ๆ กัน โดยการเคลื่อนที่ การผ่า การหมุน การตัดวัตถุ ผลที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงได้ สังเกตการเคลื่อนไหวของวัตถุโดยสามารถนึกเห็นและจัดกระทำกับวัตถุ และเหตุการณ์เกี่ยวกับรูปร่าง เวลา ระยะทาง ความเร็ว ทิศทาง และการเคลื่อนไหว เพื่อบอกความสัมพันธ์ของมิติ และภาวะการณ์นั้น หรือ ความสามารถในการหาความสัมพันธ์ระหว่าง 3 มิติ กับ 2 มิติ ระหว่างตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุ หนึ่งระหว่างสเปสของวัตถุกับเวลา ซึ่งได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุกับเวลาหรือระหว่างสเปสของวัตถุที่เปลี่ยนไปกับเวลา 2.3.5.2 การหาความสัมพันธ์ที่เกี่ยวกับสเปส และเวลา นั้น มี 3 อย่าง คือ 1. ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสของวัตถุ เช่น การดูภาพ 2 มิติ การวาดภาพ 3 มิติ ซึ่งจะต้องประกอบด้วย ความกว้าง ความยาว และความหนา การหารูปร่างของวัตถุ โดยดูจากภาพหน้าตัด เช่น ในทางชีววิทยาต้องตัดวัตถุที่จะดูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ให้เป็นแผ่นบาง ๆ จะได้เฉพาะหน้าตัดเท่านั้น วิธีการเช่นนี้ คล้ายกับการหารูปร่างของวัตถุอันหนึ่ง โดยการสังเกตจากจากเงาหลาย ๆ เงาของวัตถุนั้น โดยใช้แสงกระทบวัตถุหลายๆ ด้าน เส้นสมมาตรและระนาบสมมาตร เส้นสมมาตร คือ เส้นที่ลากผ่านรูปสองมิติโดยที่ถ้าพับรูปสองมิติตามเส้นที่ลากผ่านนั้นแล้ว รูปนั้นจะซ้อนกันสนิท รูปสองมิติบางรูปมีเส้นสมมาตรได้หลายเส้น บางรูปก็อาจจะไม่มีเส้นสมมาตรเลย ระนาบสมมาตร คือ ระนาบที่แบ่งรูปสามมิติออกเป็นสองส่วนเหมือนกัน โดยเมื่อนำส่วนหนึ่งไปวางบนกระจกเงาจะเห็นภาพในกระจกเงาเหมือนกับส่วนที่เหลือ รูปฉาย คือ รูปเงาสองมิติด้านต่าง ๆ ของวัตถุสามิติ เมื่อฉายไฟไปยังวัตถุสามมิติ จะเกิดเงาบนฉาก ถ้าฉายไฟทางด้านหน้า จะเรียกเงาที่เกิดบนฉากว่า รูปฉายด้านหน้า เป็นต้น รูปคลี่ คือ รูปสองมิติที่แสดงลักษณะของผิวภายนอกของวัตถุรูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ รูปคลี่ของวัตถุใดเมื่อพับตามรอยพับแล้วจะได้รูปสามิติที่มีรูปทรงเหมือนวัตถุนั้น รูปตัด คือ รูปสองมิติที่แสดงรอยตัดวัตถุสามมิติด้วยระนาบในแนวต่าง ๆ 2. ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา เราอาจบอกเวลาได้ โดยใช้ลักษณะของสเปส เช่น บอกเวลาโดยการดูเงาเสาธง การที่จะบอกเวลาได้จะต้องทราบว่าเงานั้นทอดไปในทางตรงข้ามกับต้นกำเนิดของแสงเสมอ และต้องทราบว่าเงานั้นทิศตะวันออกอยู่ด้านใด เพื่อจะประมาณว่า เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ ณ ตำแหน่งนั้น ควรจะเป็นเวลาเท่าใด พฤติกรรมที่แสดงว่า เกิดทักษะความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส และสเปสกับเวลา จะมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. บอกชื่อของรูปและรูปทรงทางเรขาคณิตได้ 2. ชี้บ่งรูป 2 มิติ และรูปทรง 3 มิติ ที่กำหนดให้ได้ 3. บอกความสัมพันธ์ระหว่าง 2 มิติ กับ 3 มิติได้ - ระบุรูปทรง 3 มิติ ที่เห็นเนื่องจากหมุนรูป 2 มิติ ได้ - เมื่อเห็นเงา (2 มิติ) ของวัตถุ สามารถบอกรูปทรงของวัตถุ (3 มิติ) ได้ - เขียนรูปฉายจากวัตถุ 3 มิติได้ - เขียนรูป 3 มิติจากรูปฉายได้ - เขียนรูปคลี่ของวัตถุ 3 มิติได้ - เขียนรูปตัดที่เกิดจากการตัดวัตถุรูปทรง 3 มิติ ได้ 4. หาเส้นสมมาตรหรือระนาบสมมาตรของวัตถุได้ 5. บอกตำแหน่งและทิศทางของวัตถุโดยการใช้ตัวเองหรือวัตถุอื่นเป็นเกณฑ์ 6. บอกความสัมพันธ์ระหว่าง การเปลี่ยนตำแหน่ง เปลี่ยนขนาด หรือปริมาณของวัตถุ กับเวลาได้ 3. ความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับเวลา เราสามมารถนำเวลาของการเคลื่อนที่ของวัตถุ 2 อย่าง มาสัมพันธ์ได้ เช่น เวลาที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก 1 รอบ สัมพันธ์กับเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองได้ 1 รอบ 2.3.6 ทักษะการจัดการกระทำและสื่อความหมายของข้อมูล (manupulating and communicating data ) การจัดกระทำข้อมูล หมายถึง ความสามารถในการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การวัด หรือแหล่งอื่น ๆ มาจัดกระทำใหม่ โดยใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น การหาความถี่ การแยกประเภท การจัดเรียงลำดับ การสื่อความหมาย หมายถึง ความสามารถในการใช้ภาษาพูด หรือภาษาท่าทาง เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจ ในสิ่งที่ต้องการสื่อความหมายให้ชัดเจนและรวดเร็ว องค์ประกอบของการสื่อความหมาย มี 4 ชนิด ได้แก่ ผู้ส่งสาร ผู้รับสาร สาร ช่องทางรับสาร ลักษณะการสื่อสารที่ดี ควรใช้ภาษาที่เข้าใจง่าย ถูกต้อง รวดเร็ว ผู้รับสารมีปฏิสัมพันธ์ตรงตามความต้องการของผู้ส่งสาร 2.3.6.1 การสื่อสารมีหลายรูปแบบ โดยเลือกรูปแบบที่เหมาะสมกับลักษณะของข้อมูล เช่น 1. การบรรยาย 2. การใช้แผนภาพ 3. การใช้ตารางเหมาะกับข้อมูลที่ประกอบด้วยปริมาณต่าง ๆ หลาย ๆ จำนวน โดยเฉพาะข้อมูลที่เป็นตัวเลข นิยมนำเสนอแบบตาราง เพราะทำให้ง่ายต่อการเข้าใจและสื่อความหมาย การสร้างตารางไม่มีกฎเกณฑ์ตายตัว ข้อมูลชุดเดียวกันอาจนำเสนอด้วยตารางได้หลายแบบ ตารางแสดงข้อมูลที่ดีควร เป็นตารางที่กะทัดรัด เหมาะสมกับหน้ากระดาษที่นำเสนออ่านง่าย และสามารถเปรียบเทียบข้อมูลที่ต้องการทราบได้รวดเร็ว องค์ประกอบที่สำคัญของตาราง คือ - ชื่อตาราง เป็นข้อความกระทัดรัดแต่ทำให้ผู้อ่านรู้ว่าตารางนี้นำเสนอเกี่ยวกับอะไร ที่ไหน และเมื่อไร - หัวตาราง บอกให้รู้ว่าสิ่งที่อยู่ในตารางเป็นปริมาณอะไร ถ้าปริมาณในตารางเป็นตัวเลขก็จะเขียนหน่วยกำกับไว้ที่หัวตารางด้วย - ตัวเรื่อง ก็คือข้อมูลที่นำเสนอ ข้อมูลที่เป็นตัวเลขในคอลัมน์เดียวกันจะมีหน่วยเหมือนกัน - หมายเหตุ เขียนไว้ด้านล่างของตารางเพื่ออธิบายข้อความบางตอนในตารางให้ชัดเจนขึ้น หมายเหตุนี้จะมีหรือไม่มีก็ได้ - แหล่งที่มา ในกรณีที่นำข้อมูลมาจากแหล่งอื่น ๆ จะต้องบอกแหล่งที่มาของข้อมูลด้วย เพื่อช่วยให้ผู้อ่านสามารถตรวจสอบข้อมูล หรือค้นคว้าเพิ่มเติมได้ 4. กราฟ ใช้สำหรับการนำเสนอข้อมูลที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่าง ๆ โดยใช้แกนอ้างอิงที่ตั้งฉากกัน (แกน X และแกน Y) กราฟที่ใช้แสดงมีหลายประเภท เช่น กราฟรูปภาพ กราฟเส้นตรง กราฟแท่ง 2.3.6.2 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมาย จะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. เลือกรูปแบบที่จะใช้ในการเสนอข้อมูลได้เหมาะสม 2. บอกเหตุผลในการเลือกรูปแบบที่จะใช้ได้ 3. ออกแบบการเสนอข้อมูลตามรูปแบบที่เลือกไว้ได้ 4. เปลี่ยนแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบใหม่ที่เข้าใจดีขึ้นได้ 5. บรรยายลักษณะของสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือเหตุการณ์ใด ๆ ด้วยข้อความที่เหมาะสม กะทัดรัด และสื่อความหมายให้ผู้อื่นเข้าใจได้ 6. บรรยายหรือวาดแผนผังแสดงตำแหน่งของสถานที่จนสื่อความหมายให้ผู้อื่น เข้าใจได้ 2.3.7 ทักษะการพยากรณ์ (predicting) เป็นความสามารถในการทำนายหรือคาดคะเนสิ่งที่เกิด ขึ้นล่วงหน้า โดยอาศัยการสังเกตปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ หรือความรู้ที่เป็นหลักการกฎหือทฤษฎีในเรื่องนั้นมาช่วยในการทำนาย การทำนายหรือการคาดคะเนอาจเป็นการทำนาย 1) การพยากรณ์ทั่วไป เป็นการทำนายผลที่จะเกิดขึ้น โดยอาศัยข้อมูล หลักการ กฎ ทฤษฎี ที่เกี่ยวข้องกับปัญหานั้น เช่น การพยาการณ์อากาศของกรมอุตุนิยมวิทยา จะเก็บข้อมูลจากสถานีตรวจอากาศที่ได้วัดปริมาณฝน ความเร็วและทิศทางลม อุณหภูมิ ความกดอากาศ ฯลฯ แล้วนำมาหาความสัมพันธ์ของลักษณะอากาศในวันนั้นเพื่อพยากรณ์ลักษณะอากาศในวันต่อไป 2) การพยากรณ์จากข้อมูล มีสองลักษณะ คือ 2..1) การพยากรณ์ภายในขอบเขตข้อมูลที่ศึกษา เป็นการทำนายผลที่จะเกิดขึ้นภายในขอบเขตของข้อมูลเชิงปริมาณที่มีอยู่ 2.2) ภายนอกขอบเขตข้อมูลที่ศึกษา เป็นการทำนายค่าที่น้อยหรือมากว่าข้อมูลที่มีอยู่ 2.3.7.1 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการพยากรณ์ จะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1. ทำนายผลที่จะเกิดขึ้นจากข้อมูลที่เป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีที่มีอยู่ได้ 2. ทำนายผลที่จะเกิดขึ้นภายในขอบเขตของข้อมูลเชิงปริมาณที่มีอยู่ได้ 3. ทำนายผลที่จะเกิดขึ้นภายนอกขอบเขตข้อมูลเชิงปริมาณที่มีอยู่ได้ 2.3.8 ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล ( inferring ) ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล เป็นความสามารถในการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกตวัตถุหรือปรากฏการณ์ไปสัมพันธ์กับความรู้หรือประสบการณ์ไปสัมพันธ์กับความรู้หรือประสบการณ์เดิมเพื่อลงข้อสรุปหรือปรากฏการณ์หรือวัตถุนั้น การลงความเห็นจากข้อมูลอาจจำแนกประเภทเป็น 2 ประเภท คือ การลงความเห็นข้อสรุปเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ในปรากฏการณ์ ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูถ้าฝึกจนเป็นความชำนาญจะช่วยพัฒนาทักษะการตั้งสมมติฐาน 2.3.8.1 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการลงความคิดเห็นจากข้อมูลจะต้องมีความสามารถ ดังต่อไปนี้อธิบายหรือสรุปโดยเพิ่มความคิดเห็นให้กับข้อมูลที่ได้จากการสังเกตโดยใช้ความรู้หรือประสบการณ์เดิมมาช่วย การลงความคิดเห็นจากข้อมูลในเรื่องเดียวกัน อาจลงความคิดเห็นได้หลายอย่าง ซึ่งอาจจะถูกหรือผิดก็ได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ 1. ความละเอียดของข้อมูล 2. ความถูกต้องของข้อมูล 3. ความรู้และประสบการณ์เดิมของผู้ลงความคิดเห็น 4. ความสามารถในการสังเกต 2.3.9 ทักษะการตั้งสมมติฐาน (hypothesizing) การตั้งสมมติฐาน หมายถึง การคิดหาคำตอบล่วงหน้าโดยอาศัยการสังเกต ความรู้ ประสบการณ์เดิมเป็นพื้นฐาน สมมติฐานหรือคำตอบที่คิดไว้ล่วงหน้านี้ มักเป็นข้อความที่บอกความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรอิสระ กับตัวแปรตาม สมมติฐานที่ตั้งขึ้นอาจะถูกหรือผิดก็ได้ ซึ่งจำเป็นต้องมีการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานนั้น สมมติฐานจึงเป็นเครื่องกำหนดแนวทางในการออกแบบการทดลองเพื่อตรวจสอบว่าสมมติฐานที่ตั้งขึ้นนั้นเป็นที่ยอมรับ หรือไม่ยอมรับ สมมติฐานที่ตั้งขึ้น อาจจะถูก หรือผิดก็ได้ ซึ่งจะทราบภายหลังการทดลองหาคำตอบแล้ว ในสถานการณ์ทดลองหนึ่งอาจมี 1 สมมติฐาน หรือหลายสมมติฐานก็ได้ การตั้งสมมติฐานมักนิยมเขียนในรูป ถ้า ............ ดังนั้น.......... ตัวอย่างการตั้งสมติฐาน - ถ้าฮอร์โมนมีผลต่อสีของปลาสวยงาม ดังนั้นปลาที่เลี้ยงโดยให้ฮอร์โมนจะมีสีแร็วกว่าปลาที่เลี้ยงโดยไม่ให้ฮอร์โมนในช่วงอายุเท่ากัน - ถ้าควันบุหรี่มีผลต่อการเกิดมะเร็ง คนที่สูบบุหรี่หรือคุลกคลีกับคนสูบบุหรี่จะมีโอกาสเป็นโรคมะเร็งได้มากว่าคนที่ไม่สูบบุหรี่ หรือไม่คลุกคลีกับคนสูบบุหรี่ - ถ้าความร้อนมีผลต่อการสุกของผลไม้ ดังนั้นผลไม้ที่ผ่านการอบไอน้ำจะมีอายุการสุกนานกว่าผลไม้ที่ไม่ได้ผ่านการอบไอน้ำ 2.3.9.1 พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการตั้งสมมติฐานจะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ 1) คิดคำตอบล่วงหน้าก่อนการทดลอง โดยอาศัยการสังเกต ความรู้ และประสบ การณ์เดิม 2) หาคำตอบล่วงหน้าโดยหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรได้ 2.3.10. ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ( Operational defining of the variable ) การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ หมายถึง การกำหนดความหมายและขอบเขตของคำต่าง ๆ ให้เข้าใจตรงกัน และสามารถสังเกตหรือวัดได้ โดยการบรรยายในเชิงรูปธรรม หลักสำคัญในการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ คือ จะต้องกำหนดนิยามในลักษณะที่ว่า - ต้องทำความสามารถอะไร - ต้องปฏิบัติอย่างไร - จะสังเกตอะไรจากการทดลองหรือสำรวจ การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการจะแตกต่างจากการกำหนดนิยามทั่ว ๆ ไป เพราะการกำหนดนิยามทั่ว ๆ ไป เป็นการให้ความหมายของคำหรือข้อความอย่างกว้าง ๆ ส่วนการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ เป็นการกำหนดความหมายให้เข้าใจตรงกันสามารถสังเกตและวัดได้ในสถานการณ์นั้น ๆ เช่น การให้นิยามของก๊าซออกซิเจน นิยามทั่ว ๆ ไป ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 8 และมวลอะตอมเท่ากับ 16 (ทุกคนเข้าใจตรงกันแต่สังเกต และวัดไม่ได้) นิยามเชิงปฏิบัติการ ออกซิเจนเป็นก๊าซที่ช่วยในการติดไฟ เมื่อนำก้อนถ่านที่คุแดงแหย่ลงไปในก๊าซนั้นแล้วก้อนถ่านนั้นจะลุกเป็นเปลวไฟ (ทุกคนเข้าใจตรงกัน สังเกตและวัดได้) พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการจะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ กำหนดความหมายและขอบเขตของคำหรือตัวแปรต่าง ๆ ให้สังเกตและวัดได้ 2.3.11. ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ( operational defining of the variables) การกำหนดตัวแปร หมายถึง การชี้บ่งตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม ในสมมติฐานหนึ่ง ๆ การควบคุมตัวแปร หมายถึง การควบคุมตัวแปรอื่น ๆ นอกจากตัวแปรต้นที่จะไปมีผลให้ผลการทดลองมีความคลาดเคลื่อน จึงต้องควบคุมให้เหมือนกันทุกกลุ่มทดลอง ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร หมายถึง ความชำนาญในการจำแนกตัวแปรต่าง ๆ ที่มีอยู่ในระบบ และเลือกตัวแปรที่ต้องการควบคุมให้คงที่ (ตัวแปรควบคุม) จัดตัวแปรที่ต้องให้แตกต่างกัน (ตัวแปรอิสระ) เพื่อดูผลที่เกิดขึ้นการการทดลอง (ตัวแปรตาม) การกำหนดและควบคุมตัวแปร เป็นส่วนสำคัญยิ่งในการทดลอง ทั้งนี้เพื่อจะให้ได้ผลสรุปที่ถูกต้องแน่นอนกว่า ผลที่เกิดขึ้นนั้นเกิดขึ้นจากตัวแปรที่เราต้องการจะศึกษาหรือไม่ ในสถานการณ์การทดลองหนึ่ง ๆ ผลที่เกิดขึ้นจากตัวแปรอาจจะมาจากหลายสาเหตุ จึงมีความจำเป็นต้องควบคุมสิ่งที่เราไม่ต้องการศึกษา (ตัวแปรควบคุม ) ให้เหลือเฉพาะตัวแปรที่เราต้องการจะทราบ (ตัวแปรอิสระ) เพื่อสะดวกในการศึกษาเฉพาะสาเหตุใดสาเหตุหนึ่งก่อน เช่น เราต้องการศึกษาชนิดของดินที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช แต่การเจริญเติบโตของพืชมีองค์ประกอบอื่น ๆ อีกนอกจากดิน เช่น แสงแดด ปุ๋ย น้ำ การดูแล เป็นต้น สิ่งเหล่านี้ก็มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช แต่เรายังไม่ต้องการศึกษา จึงต้องมีการควบคุมเพื่อสะดวกต่อการศึกษาเฉพาะสาเหตุใด สาเหตุหนึ่งก่อน เพื่อจะสรุปผลจากการทดลองได้ได้ตรงตามสาเหตุที่แท้จริง (ตัวแปรอิสระ) พฤติกรรมที่แสดงว่าเกิดทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปรจะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้ ในปรากฏการณ์หนึ่ง ๆ เราสามารถแบ่งตัวแปร ออกได้ 3 ประเภท ด้วยกัน คือ 1) ตัวแปรอิสระหรือตัวแปรต้น (Independent Variable) เป็นตัวแปรที่เป็นต้นเหตุ ไม่อยู่ในความควบคุมของตัวแปรใด ๆ ทั้งสิ้น ตัวแปรนี้เป็นตัวแปรที่เรากำหนดขึ้นหรือใส่ลงไปเพื่อดูผลที่จะเกิดขึ้น เช่น ถ้าเราต้องการดูว่าปุ๋ยจะมีส่วนทำให้ต้นกุหลาบเติบโตเร็วหรือไม่ ปุ๋ยก็จะเป็นตัวแปร